JP3725131B2 - Battery pack and battery pack with AC / DC conversion circuit board - Google Patents
Battery pack and battery pack with AC / DC conversion circuit board Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池パック及びＡＣ／ＤＣ変換回路基板付き電池パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、リチウムイオン二次電池は高エネルギー密度電池として注目されており、携帯機器やパーソナルコンピュータ等を中心に普及が進んでいる。さらに、リチウムイオン二次電池の改良による高出力が得られるようになり、コードレスクリーナなどの用途が広がりつつある。携帯機器やパーソナルコンピュータ等では、大電流出力が必要とされないため、エネルギー密度の向上が重要であり、そのために正負極の活物質の改良などが行われてきた。一方、コードレスクリーナなどのモータ駆動機器では大電流を必要とするために、放電時におけるリチウムイオン二次電池の発熱対策が重要であり、リチウムイオン二次電池パックの冷却方法の研究が行われてきた。
【０００３】
特開２００２−１０１５７２号公開公報には、交流電力を直流に変換して所定の電子機器本体を駆動する電源部と、前記交流電力の供給停止時における前記電子機器の作動を保証する無停電電源ユニットとを備えた無停電電源装置が記載されている。この無停電電源ユニットは、前記電源部により直流変換された電力を蓄積すると共に前記交流電力の停止時に前記電子機器本体に対して蓄積電力を供給する二次電池（例えば、ニッケル水素二次電池）と、この二次電池を冷却するための冷却ファンとを備えるものである。
【０００４】
しかしながら、前記公開公報に記載された発明では、二次電池の放電時の発熱に対する冷却しか考慮されておらず、二次電池の蓄電部分以外の発熱部品から放出される熱に関しては、二次電池と発熱部品とを十分に離して配置する方法を採用している。この方法では、電源機能を担うデバイスが機器内に分散されて配置されるために機器設計が難しく、大きなスペースを占有するという問題点がある。
【０００５】
そのうえ、冷却ファンによる風を二次電池に均等に当てることは難しいため、風の当っている電池と風の当らない電池との温度差が大きくなり、十分な充放電サイクル寿命を得られないという問題点がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１０１５７２号公報（特許請求の範囲）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ＡＣ／ＤＣ変換回路からの輻射熱による充放電サイクル寿命の劣化が改善された電池パック及びＡＣ／ＤＣ変換回路基板付き電池パックを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電池パックは、外部ＡＣ電源からの入力をＤＣに変換して出力するためのＡＣ／ＤＣ変換回路を備える電源装置内において前記外部ＡＣ電源からの入力が停止した時に代替電源として機能する電池パックであって、
外装ケースと、
前記外装ケース内に収納されるリチウムイオン二次電池群と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路と対向する外装ケース壁部分と前記リチウムイオン二次電池群との間に配置される回路基板と
を具備することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る電池パックにおいて、前記回路基板は、絶縁基板としてガラスエポキシ基板もしくは紙・フェノール樹脂基板を備えることが望ましい。
【００１０】
本発明に係る電池パックにおいて、前記回路基板は、過充電防止機構及び過放電防止機構のうち少なくとも一方の機構を備えることが望ましい。また、過充電防止機構及び過放電防止機構のうち少なくとも一方の機構を備える回路基板は、さらに充放電制御機構を備えていても良い。
【００１１】
本発明に係る電池パックにおいて、前記外装ケースは、箱型の第１のケースと、前記箱型ケースの開口部を覆う蓋として機能する第２のケースとを備えることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る電池パックは、外部ＡＣ電源からの入力をＤＣに変換して出力するためのＡＣ／ＤＣ変換回路基板を備える電源装置内において前記外部交流電源からの入力が停止した時に代替電源として機能する電池パックであって、
外面が前記ＡＣ／ＤＣ変換回路基板と対向する壁部分を有する外装ケースと、
前記外装ケース内に収納されたリチウムイオン二次電池の組電池と、
前記外装ケース内における前記壁部分の内面と前記組電池との間に配置された電池制御回路基板と
を具備することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明に係る電池パックは、発熱性素子を備えたＡＣ／ＤＣ変換回路基板に電気的に接続されて用いられる電池パックであって、
外面が前記ＡＣ／ＤＣ変換回路基板と対向する壁部分を有する外装ケースと、
前記外装ケース内に収納されたリチウムイオン二次電池の組電池と、
前記外装ケース内における前記壁部分の内面と前記組電池との間に配置された電池制御回路基板と
を具備することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換回路基板付き電池パックは、発熱性素子を備えたＡＣ／ＤＣ変換回路基板と、
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路基板に電気的に接続された電池パック本体とを具備したＡＣ／ＤＣ変換回路基板付き電池パックであって、
前記電池パック本体は、外面が前記ＡＣ／ＤＣ変換回路基板と対向する壁部分を有する外装ケースと、
前記外装ケース内に収納されたリチウムイオン二次電池の組電池と、
前記外装ケース内における前記壁部分の内面と前記組電池との間に配置された電池制御回路基板と
を具備することを特徴とするものである。
【００１５】
ここで、電池制御回路基板は、電池パック内の組電池の充放電を制御するための回路基板であり、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板とは異なるものである。この電池制御回路基板は絶縁基板とその上に形成される電池制御回路からなる。前記電池制御回路としては、例えば、組電池の充放電を制御する充放電制御機構を有する回路、組電池の安全性を確保するための保護回路もしくは安全回路等を挙げることができる。保護回路および安全回路としては、例えば、過充電防止機構及び過放電防止機構のうち少なくとも一方の機構を備える回路を挙げることができる。また、電池制御回路には、充放電の制御と安全性の確保の双方の機能を有する回路を用いることができる。
【００１６】
前記電池制御回路基板は、絶縁基板としてガラスエポキシ基板もしくは紙・フェノール樹脂基板を備えることが望ましい。
【００１７】
前記外装ケースは、箱型の第１のケース（ケース本体）と、前記箱型ケースの開口部を覆う蓋として機能する第２のケース（箱型の封口部材）とを備えることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、本発明に係る電池パックの第１の実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係るリチウムイオン二次電池パックがＡＴＸ電源装置内に組込まれた状態を模式的に示す斜視図で、図２は、図１のリチウムイオン二次電池パックを正負極端子側から見た側面図で、図３は、図１のリチウムイオン二次電池パックをIII−III線に沿って切断した際に得られる断面図（図１のリチウムイオン二次電池パックを垂直方向に切断した際に得られる断面図）で、図４は、図１のリチウムイオン二次電池パックを水平方向に切断した際に得られる断面図である。
【００２０】
ＡＴＸ電源は、外部ＡＣ電源からの入力を所定の各種電圧を有するＤＣ出力に変換するものである。ＡＴＸ電源筐体１の正面には、ファン２が取り付けられている。ＡＴＸ電源筐体１の正面のファン２の横には、ＡＣ外部入力端子３が設けられている。ＡＣ／ＤＣ変換回路基板４は、ＡＴＸ電源筐体１内に設置され、外部入力端子３と外部出力端子（図示しない）とに接続されている。
【００２１】
リチウムイオン二次電池パック５は、長箱型の下側ケース６ａ（箱型の第１のケース）と長箱型の上側ケース６ｂ（第２のケース）とからなる外装ケース６と、前記外装ケース６内に横置きの状態で収納された１２本の円筒形リチウムイオン二次電池７からなる組電池とを備える。１２本の円筒形リチウムイオン二次電池７は、横に２列、縦に２列並べられ、さらに３段積み上げられている。この組電池は、リード８を接触もしくは溶接することにより、単独もしくは複数のリチウムイオン二次電池７を並列に接続したものを複数個直列に接続することによって形成されている。なお、外装ケース６は、絶縁性を確保する点から、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ樹脂などの樹脂から形成されていることが望ましい。また、リード８は、例えば、ニッケル、アルミニウム等の金属から形成することができる。
【００２２】
充放電制御や過充電・過放電防止機構等のうちいずれか一つ以上の機能を実現する保護制御回路基板９は、外装ケース６の内壁とリチウムイオン二次電池７の側周面との間に配置されている。この保護制御回路基板９は、回路基板及び電池制御回路基板の一例である。保護制御回路基板９と組電池は、第１のリード１０により接続されている。絶縁板１１は、保護制御回路基板９とリチウムイオン二次電池７の側周面との間に配置されている。ＡＴＸ電源装置内の電池パック接続用端子に接続される外部接続端子１２は、リチウムイオン二次電池７の正負極端子と対向する外装ケース壁面に設置されている。外部接続端子１２と保護制御回路基板９とは、第２のリード１３によって接続されている。なお、前記保護制御回路基板９に搭載されない電圧や電流を監視・制御する機能は、リチウムイオン二次電池パックに外付けしても良い。
【００２３】
このような構成を有するリチウムイオン二次電池パック５をＡＴＸ電源筐体１内に挿入し、ＡＴＸ電源内の電池パック接続用端子に電池パック５の外部接続端子１２を接続すると、ＡＣ／ＤＣ変換回路４側に保護制御回路基板９が位置する。つまり、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板４と対向する外装ケース壁部分と組電池との間に保護制御回路基板９が配置される。
【００２４】
以上説明したＡＴＸ電源において、ＡＣ外部電源からＡＣ外部入力端子３への入力をＡＣ／ＤＣ変換回路基板４によって所定の各種電圧を有するＤＣ出力に変換する。リチウムイオン二次電池パック５は、この変換されたＤＣ出力を用いて充電され、常に充電状態であるように設定されている。ＡＣ外部電源の入力が停電等の外的要因で途絶した際に、リチウムイオン二次電池パック５に充電されている電力をその代替えとして使用する。
【００２５】
ＡＴＸ電源筐体１内は、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板４からの輻射熱により５０℃以上の高温になる。ＡＣ／ＤＣ変換回路基板４と組電池との間に位置する外装ケース壁面と、組電池との間に保護制御回路基板９を配置することによって、ＡＣ／ＤＣ変換回路４からの輻射熱を外装ケース壁面と保護制御回路基板９とによって吸収することができるため、組電池の一部が過度に熱せられるのを回避することができ、ＡＣ／ＤＣ変換回路４側の電池とＡＴＸ電源筐体１の壁側の電池との温度差を小さくすることができる。その結果、組電池を構成する電池間の充放電特性のばらつきを小さくすることができるため、リチウムイオン二次電池パック５の充放電サイクル寿命を向上することができる。
【００２６】
また、リチウムイオン二次電池パック５は、ＡＣ外部電源から正常に入力が行われている間は僅かな充電がときどき（１ヶ月に一度位の頻度）される程度であるため、定常的に充電状態にあり、放電はめったにされない。ＡＣ外部電源からの入力が停電等により寸断されると、リチウムイオン二次電池パック５は、大電流で放電されて代替電源としての機能を果たす。この大電流放電に伴って電池温度が急激に上昇するものの、電池パック５は、保護制御回路基板９による熱吸収によってもともとの温度が低いため、大電流放電によって電池温度が過度に高くなるのを回避することができ、大電流放電の際にも安全性を確保することができる。
【００２７】
さらに、組電池と保護制御回路基板９との間に絶縁板１１を設けることによって、電池缶もしくは接続リード等による保護回路基板の短絡を防ぐと共に、熱遮蔽効果をさらに高くすることができる。また、電池漏液時における基板回路損傷を防ぐために、絶縁板としては、樹脂板または絶縁紙を使用することが望ましい。
【００２８】
ところで、ＡＴＸ電源装置には、ファン２が取り付けられている。このファン２を用いて、ＡＣ／ＤＣ変換回路４からの輻射熱による電池温度上昇を解消しようとすると以下に説明するような問題点を生じる。
【００２９】
そもそもファンは、ＡＣ／ＤＣコンバータを冷却するためのものであるため、リチウムイオン電池パック５から離れた箇所に設置されており、ファンによる冷却効果を期待することはほとんどできない。
【００３０】
ファンの位置を変更して、ファンによる電池パックの冷却を可能としても、風は電池パックの一部分にしか当らないため、風の当っている電池と風の当らない電池との温度差が大きくなり、電池パックのサイクル寿命の低下を招く恐れがある。さらに、本来の目的であるＡＣ／ＤＣコンバータの冷却能力が低下する。
【００３１】
保護制御回路基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板に形成される回路パターンとを備えるものである。絶縁基板として、ガラスエポキシ基板もしくは紙・フェノール樹脂基板を使用することが望ましい。このような保護制御回路基板９であれば、ＡＣ／ＤＣ変換回路４からの輻射熱を遮蔽する効果が高いからである。また、十分な熱遮蔽効果を得るために、保護制御回路基板９の絶縁基板の厚さが０．８ｍｍ以上であることが望ましい。絶縁基板の厚さが厚い方が熱遮蔽効果は高くなるものの、絶縁基板の厚さが３．２ｍｍを超えると、電池パックの小型化を図る上で不利になり、また、コストも高くなることから、絶縁基板の厚さは、０．８ｍｍ以上、３．２ｍｍ以下の範囲内にすることがより望ましい。
【００３２】
保護制御回路基板９は、リチウムイオン二次電池７の側周面と絶縁板１１を介してか、もしくは絶縁板１１を介さずに直接対向していることが望ましい。このような構成にすることにより、リチウムイオン二次電池パック５のサイズを小型化できると共に、電池間の温度差をより小さくすることができるため、電池パックとしてのサイクル寿命をより向上することができる。組電池の保護制御回路基板９側側面の投影面積を１００％とした際に、保護制御回路基板９の面積は、前記投影面積の５０％以上に相当する大きさにすることが望ましい。この組電池の保護制御回路基板９側側面の投影面積は、例えば図５に示すように、組電池の長手方向側の幅をＳ1とし、組電池の高さをＳ2とした際に、Ｓ1×Ｓ2により算出される。なお、保護制御回路基板９の面積が前記投影面積の１００％未満に相当する場合、保護制御回路基板による熱遮蔽効果を最大限にするために、保護制御回路基板９側の電池全てを保護制御回路基板９と対向させることが望ましい。この例を図５に示す。投影面積５０％に相当する面積を持つ保護制御回路基板９は、保護制御回路基板９側に位置している６本のリチウムイオン二次電池７全てと対向している。このとき、保護制御回路基板９側に位置する６本のリチウムイオン二次電池７すべてに均等に対向することがより望ましい。これにより前記６本のリチウムイオン二次電池７の温度環境を均一化することができる。特に好ましいのは、投影面積１００％以上に相当する面積を持つ保護制御回路基板９を用い、図６に示すように、６本のリチウムイオン二次電池７の側周面全てと保護制御回路基板９とを対向させることが望ましい。なお、図７は、投影面積５０％に相当する面積を持つ保護制御回路基板９が、保護制御回路基板９側に位置している３本の二次電池７と対向している例である。この図７に示す配置によると、６本のリチウムイオン二次電池７の温度環境のばらつきが大きくなる恐れがある。
【００３３】
組電池と保護制御回路基板９との間に隙間が設けられていることが望ましい。空隙による熱断熱効果を高め、かつ衝撃が加わったときの保護制御回路基板９への機械的損傷を回避するため、図２に例示される保護制御回路基板９と組電池の間隔Ｄは、１ｍｍ以上が望ましい。また、リチウムイオン二次電池パックサイズをできるだけ小型化して、体積効率を高める観点から、前記間隔Ｄは８ｍｍ以下が望ましい。
【００３４】
保護制御回路基板９と組電池との間に絶縁板１１を設ける場合、絶縁板１１として樹脂板を用い、絶縁板１１を組電池に接触させ、かつ保護制御回路基板９と組電池の間に隙間を設けることが望ましい。隙間の大きさは、１ｍｍ以上にすることが望ましい。これにより、空隙による熱断熱効果と耐衝撃性を高くすることができる。また、リチウムイオン二次電池パックサイズをできるだけ小型化して、体積効率を高める観点から、隙間の大きさは８ｍｍ以下にすることが望ましい。
【００３５】
外装ケース６の下側ケース６ａは、箱型とすることが望ましい。こうすることで、電池異常の際の漏出電解液がＡＣ／ＤＣ変換回路やＡＴＸ電源外の電子回路等の損傷を防止することができる。こうすることで、通常のＡＣ電力供給時には補助電源であるリチウムイオン二次電池パックは必要とされていないため、不具合による漏液が生じても、リチウムイオン二次電池パック外に損傷がなければ、電源を停止することなくリチウムイオン二次電池パックだけを交換できる。箱型ケースの底面積は前記組電池や前記保護制御回路を収納できる大きさであればよい。箱型ケースの高さは、組電池を構成する全電池に注入されている電解液全量を受けられる内容積を持つことが望ましい。ただし、電池異常時に生じる漏液では全電解液が漏出することはなく、多くは電池内部の電極やセパレータに担持されたままであり、漏液が生じる電池も全電池ではなく劣化の進行した、もしくはなんらかの外的要因が集中的に作用した特定の一電池であることが多い。そのため、箱型の下側ケースは、構成単電池の一つに含有されている電解液量の１／２を受け止められるだけの内容積を持っていれば十分に機能する。一方、上側ケース６ｂは、組電池および保護制御回路基板を内包できるものであればよく、上面もしくは側面に通気のための穴を有していても良い。
【００３６】
リチウムイオン二次電池について説明する。
【００３７】
リチウムイオン二次電池は、容器と、容器内に収納され、正極及び負極を含む電極群と、前記電極群に保持される非水電解質とを備える。
【００３８】
容器には、金属製容器もしくはラミネートフィルム製容器を使用することができる。また、前述した図１〜図４では、円筒形リチウムイオン二次電池に適用した例を説明したが、角型、薄型のリチウムイオン二次電池を用いても良い。
【００３９】
前記正極は、種々の酸化物、例えばリチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物を正極活物質としてバインダーを用いて薄板状に成形されたものである。前記正極は、導電材として黒鉛、カーボンブラック等を含有することが望ましい。前記正極活物質としては、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物が望ましく、高い容量と高出力に耐える非水電解質二次電池を構成することができる。
【００４０】
前記負極は、リチウム等のアルカリ金属、もしくはリチウムを吸蔵・放出する炭素質材料がバインダーにより銅箔、ステンレス箔、ニッケル箔等の集電体に担持され薄板状に成形されたものである。
【００４１】
前記炭素質物は、石油や石炭などのコークスやピッチ、天然ガスや低級炭化水素などの低分子量有機化合物、ポリアクリロニトリル、フェノール樹脂等の合成高分子などを、焼成して炭化して炭素質材料としたもの、人造もしくは天然黒鉛等を用いることができる。
【００４２】
正極と負極の間には、セパレータを配置する。前記セパレータとしては、例えば、合成樹脂不織布、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン多孔質フィルム等を用いることができる。
【００４３】
非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質とを含む。非水電解質としては、液状、ゲル状もしくは固体状のものを使用することができる。
【００４４】
非水溶媒としては、特に限定されないが、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、酢酸エチル（ＥＡ）、トルエン、キシレンまたは酢酸メチル（ＭＡ）などを用いることができる。一方、電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、六フッ化砒素リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウムなどのリチウム塩を用いることができる。
【００４５】
リチウムイオン二次電池の組電池は、例えば、リチウムイオン二次電池単独もしくは複数個を並列に接続したものを、複数個直列に接続することにより得られる。接続方法は特に限定されないが、ニッケル、アルミ等の金属リードを電池端子間接続リードとして用い、接触もしくは溶接することで行うことができる。
【００４６】
次いで、本発明に係る電池パックの第２の実施形態について説明する。
【００４７】
この電池パックは、入力された交流を直流に変換して出力するＡＣ／ＤＣ変換回路に電気的に接続された状態で使用される。この電池パックは、ＡＣ／ＤＣ変換回路を具備する電源装置内にて前記ＡＣ／ＤＣ変換回路への外部交流電源からの入力が停止した時に代替電源として機能する。なお、ＡＣ／ＤＣ変換回路は、トランス、レギュレータおよびＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）よりなる群から選択される少なくとも１種類の発熱性素子を備える。
【００４８】
この電池パックは、下記（１）式を満足することが望ましい。
【００４９】
０．５×Ｓ≦Ｘ≦Ｓ （１）
図８は、発熱性素子の発熱部１４、保護制御回路基板９および組電池１６の位置関係を模式的に示した斜視図である。保護制御回路基板９の熱遮蔽面（例えば、主面）を含む平面Ｙは、図８の点線で表わされる平面である。Ｓは発熱性素子の発熱部１４と組電池１６とを結ぶ直線群Ｌが、平面Ｙと交わる領域の面積で、図８の場合、一点鎖線で囲む領域である。この面積Ｓは、発熱部１４から放出される輻射熱を保護制御回路基板９の熱遮蔽面により遮蔽するのに必要な面積である。Ｘは面積Ｓ中に実際に含まれる保護制御回路基板９の熱遮蔽面の面積であり、面積Ｓと保護制御回路基板９の重なる部分の面積である。図８の場合、面積Ｘは斜線で表わした領域である。
【００５０】
図９〜図１０は、電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路基板との位置関係を模式的に示した平面図である。なお、図９〜図１０に示す部材のうち、前述した図面で説明したのと同様な部材については、同符号を付して説明を省略する。
【００５１】
図９において、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板４の主面には、発熱部１４を有する発熱性素子を含む回路パターンが形成されている。電池パック５は、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板４の隣に平行に配置されている。外装ケース６の長辺側の側面１７が発熱部１４と対向している。保護制御回路基板９側の列を構成する各セル７においては、外周面が保護制御回路基板９及び長辺側側面１７を介して発熱部１４と対向している。保護制御回路基板９は、長辺側の側面１７と組電池１６の間に配置されている。面積Ｓは、発熱性素子の発熱部１４と組電池１６とを結ぶ直線群Ｌが、保護制御回路基板９の熱遮蔽面（例えば、主面）を含む平面と交わって形成された領域である。面積Ｘは、面積Ｓ中に含まれる保護制御回路基板９の熱遮蔽面の面積である。図９の場合、面積Ｘは、面積Ｓの５０％以上で１００％未満の大きさである。
【００５２】
図１０において、電池パック５は、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板４の隣に斜め置きされている。外装ケース６の長辺側の側面１７と短辺側の側面１８とが発熱部１４と対向している。保護制御回路基板９側の列を構成する各セル７においては、外周面が保護制御回路基板９及び長辺側側面１７を介して発熱部１４と対向している。保護制御回路基板９は、長辺側の側面１７と組電池１６の間に配置されている。面積Ｓは、発熱性素子の発熱部１４と組電池１６とを結ぶ直線群Ｌが、保護制御回路基板９の熱遮蔽面（例えば、主面）を含む平面と交わって形成された領域である。面積Ｘは、面積Ｓ中に含まれる保護制御回路基板９の熱遮蔽面の面積である。図１０の場合、面積Ｘは、面積Ｓの５０％以上で１００％未満の大きさである。
【００５３】
図１１は、２種類の発熱性素子を備えるＡＣ／ＤＣ変換回路基板４の隣に、電池パック５を平行に配置した例である。このＡＣ／ＤＣ変換回路基板４の主面には、発熱部１９（図１１において斜線で示す領域である）を有する第１の発熱性素子と、発熱部２０（図１１において斜線で示す領域である）を有する第２の発熱性素子とを含む回路パターンが形成されている。この場合、面積Ｓは、第１の発熱性素子の発熱部１９と組電池１６とを結ぶ直線群Ｌ1と、第２の発熱性素子の発熱部２０と組電池１６とを結ぶ直線群Ｌ2とが、保護制御回路基板９の熱遮蔽面（例えば、主面）を含む平面と交わって形成された領域である。面積Ｘは、面積Ｓ中に含まれる保護制御回路基板９の熱遮蔽面の面積である。図１１の場合、面積Ｘは、面積Ｓの５０％以上で１００％未満の大きさである。
【００５４】
ＡＣ／ＤＣ変換回路に含まれる発熱性素子には、例えば、トランスなどのように素子の一部が特に発熱するもの、素子とこの素子に取り付けられた放熱板あるいはヒートシンクなどの放熱フィンが発熱するものなどが挙げられる。面積Ｓ中に含まれる回路基板の熱遮蔽面の面積Ｘを０．５Ｓ以上にすることによって、発熱性素子に含まれる発熱部分を回路基板により遮蔽することができるため、ＡＣ／ＤＣ変換回路側のセルの熱劣化を抑えることができる。その結果、組電池を構成するセル間の充放電特性のばらつきを小さくすることができ、電池パックの充放電サイクル寿命を向上することができる。また、面積Ｘが面積Ｓの１００％未満である場合、回路基板側に位置するセル（例えば、図１の場合、Ａ側のセル）をどれも均一に遮蔽することが望ましい。これにより、特定の電池の劣化を防止することができるため、リチウムイオン二次電池パックの寿命を延ばすことができる。面積Ｘのさらに好ましい範囲は、０．８Ｓ〜Ｓであり、こうすることで組電池を構成する単電池内にある電極群のほとんどすべてを遮蔽することができる。特に好ましいのは、面積Ｘを面積Ｓと等しくすることである。これにより、組電池を構成するセル間の温度差を最小に抑制することができるため、電池パックの充放電サイクル寿命をより向上することができる。
【００５５】
また、面積Ｘが０．５Ｓ〜Ｓの範囲内である場合、回路基板の熱遮蔽面の面積Ｘは、組電池の熱遮蔽面への投影面積の５０〜１００％の範囲内にすることが望ましい。この投影面積は、例えば図５に示すように、組電池の長手方向側の幅をＳ1とし、組電池の高さをＳ2とした際に、Ｓ1×Ｓ2により算出される。このような構成にすることにより、電池パック内の無駄なスペースをあまり増やさずに十分な熱遮蔽効果を得ることができる。回路基板の熱遮蔽面の面積のより好ましい範囲は、投影面積の９０〜１００％の範囲内である。
【００５６】
本発明に係る電池パックの第２の実施形態を図１２〜図１６を参照して説明する。なお、図１２〜図１６に示す部材のうち、前述した図面で説明したのと同様な部材については、同符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図１２、図１３は、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板に含まれる主たる発熱性素子がレギュレータである場合の模式図である。例えば金属材料から形成されているＡＴＸ電源筐体１の底部内面に、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板本体２１が支持ピン２２により底部内面から浮かせた状態で固定されている。支持ピン２２は、例えば、樹脂、金属から形成することができる。レギュレータ２３は、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板本体２１の主面に形成される回路パターンを構成する素子の一つである。このレギュレータ２３は、冷却のための金属製の放熱板２４を備え、発熱部はレギュレータ２３と放熱板２４を合わせた部分となる。レギュレータ２３と放熱板２４から放出される熱を保護制御回路基板９が遮蔽するために必要な面積Ｓは、レギュレータ２３および放熱板２４と組電池１６とを結ぶ直線群Ｌが、保護制御回路基板９の熱遮蔽面（例えば、主面）を含む平面と交わる領域である。図１２，１３の場合、保護制御回路基板９の熱遮蔽面の中に面積Ｓが全て含まれるため、面積Ｘは面積Ｓと等しい。
【００５８】
図１４、図１５は、ＡＣ／ＤＣ変換回路中に複数の発熱性素子が含まれる場合である。ＡＣ／ＤＣ変換回路基板本体２１の主面上に形成される回路パターンには、主たる発熱性素子として、レギュレータ２３と、放熱板２４と、トランスとが存在する。面積Ｓは、レギュレータ２３と放熱板２４とトランスの発熱部２５（図において斜線で示す領域）からの放熱を保護制御回路基板９で熱遮蔽するのに必要な面積である。この面積Ｓは、放熱板２４と組電池１６とを結ぶ直線群Ｌ1と、トランスの発熱部２５と組電池１６とを結ぶ直線群Ｌ2とが、保護制御回路基板９の熱遮蔽面（例えば、主面）を含む平面と交わる領域である。図１４，１５の場合、保護制御回路基板９の熱遮蔽面の中に面積Ｓが全て含まれるため、面積Ｘは面積Ｓと等しい。
【００５９】
また、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板本体２１が、保護制御回路基板９と同等の素材と厚さを有する場合、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板本体２１を熱遮蔽に寄与させることができる。この場合、ＡＴＸ電源筐体１の底部内面からのＡＣ／ＤＣ変換回路基板本体２１の高さを、組電池１６の底部よりも高く、かつ組電池の高さよりも低くすることが望ましい。この一例を図１６に示す。
【００６０】
ＡＴＸ電源筐体１内の底部内面に、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板本体２１が支持ピン２６により固定されている。ＡＣ／ＤＣ変換回路基板２１の底部内面からの高さＨは、組電池１６の底部よりも高く、かつ組電池の高さＨ1よりも低い。このような構成にすると、外装ケース６の長辺側側面１７が、レギュレータ２３および放熱板２４とＡＣ／ＤＣ変換回路基板本体２１の端部と基板本体２１の裏面側に形成された空間部２７と対向する。保護制御回路基板９は、外装ケース６の長辺側側面１７を介して放熱板２４と対向するように配置されている。レギュレータ２３および放熱板２４と組電池１６を結んでできる直線群Ｌと保護制御回路基板９を含む平面と交わる領域のうちで、外装ケース６の長辺側側面１７を介して基板本体２１及び空間部２７と対向している領域は、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板２１により遮蔽を受けているので、必要とされる熱遮蔽面積Ｓから差し引くことができる。
【００６１】
以上説明した図１６に示す構成の電池パックによれば、AC/DC変換回路基板本体２１による発熱素子非存在領域２７と保護制御回路基板９による遮蔽効果により、実質的にすべての必要とされる熱遮蔽面積Sを覆うことができる。その結果、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板２１により遮蔽される部分を除いた面積Ｓ中の保護制御回路基板９による熱遮蔽面積Ｘは１００％となり、十分な熱遮蔽効果を得ることができる。
【００６２】
なお、前述した図１６においては、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板本体２１を筐体１内に水平に配置した例を説明したが、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板本体２１を筐体１の内面に対して傾斜させても良い。
【００６３】
次いで、本発明に係るＡＣ／ＤＣ変換回路基板付き電池パックの一実施形態について説明する。
【００６４】
このＡＣ／ＤＣ変換回路基板付き電池パックは、本発明に係る電池パックと、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板とを備えるものである。ＡＣ／ＤＣ変換回路基板としては、本発明に係る電池パックの第１〜第２の実施形態で説明したのと同様な構成のものを挙げることができる。
【００６５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を前述した図１〜図１６及び図１７〜図２６を参照して詳細に説明する。なお、図１７〜図２６では、前述した図１〜図１６で説明したのと同様な部材については同符号を付して説明を省略する。
【００６６】
（実施例１）
＜リチウムイオン二次電池の作製＞
リチウムコバルト酸化物（ＬｉＣｏＯ2）粉末９０重量％と、アセチレンブラック２重量％と、グラファイト３重量％と、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン５重量％とをＮ−メチルピロリドンを溶媒として混練することによりスラリーを調製した。得られたスラリーをアルミニウム箔上に塗布した後、乾燥することにより正極を作製した。
【００６７】
一方、３０００℃焼成のメソフェーズピッチ系繊維状黒鉛粉末８７重量％と、平均粒径５μｍの人造グラファイト１０重量％と、カルボキシメチルセルース１重量％と、スチレン・ブタジエンゴム２重量％とを、水を溶媒として混練することによりスラリーを調製した。得られたスラリーを銅箔上に塗布した後、乾燥して負極を作製した。
【００６８】
セパレータにはポリエチレン製多孔質フィルムを用いた。
【００６９】
前記正極、前記セパレータ、前記負極をそれぞれこの順序で積層したのち、スパイラル状に捲回して捲回コイルの外径が１６．７ｍｍの電極群を作製した。
【００７０】
前記電極群をステンレス製の円筒型缶（直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ）に収納した。また、１Ｍの六フッ化リン酸リチウムを、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒（体積比率１：１）に溶解させて調製した非水電解液を缶内に注入し、内圧上昇時に開放される弁、および前記弁の開放により正極側の電流端子が外れて電流が遮断される機構を組み込み、開口部を封じて円筒形リチウムイオン二次電池を組み立てた。
【００７１】
＜組電池の作製＞
リチウムイオン二次電池を塩化ビニールで被覆して絶縁外装を施した。前記被覆済みリチウムイオン二次電池１２本を、ニッケルリードを用いて３並列４直列（３Ｐ４Ｓ）接続して組電池とし、その両端子を保護制御回路基板に接続した。１２本は、前述した図１に示したように、６×２に束ねた。
【００７２】
縦１３５ｍｍ、横３６ｍｍ、厚さが０．８ｍｍのガラスエポキシ製絶縁基板に回路パターンが形成されている保護制御回路基板を用意した。この保護制御回路基板は、過充電防止機構を備えるものである。長箱型で、外形寸法で幅５０ｍｍ、高さ３０ｍｍ、奥行き１４０ｍｍで、ＡＢＳ樹脂製の下側ケース内に長手方向側の側面に沿って、保護制御回路基板と組電池を設置した。さらに、保護制御回路基板と組電池間をクラフト紙にワニス含浸を行った絶縁紙で隔離した。この際、絶縁紙は、組電池に密着させた。これにより、保護制御回路基板側の全ての二次電池の側周面が、保護制御回路基板と絶縁紙を介して対向した。次いで、下側ケースに長箱型の上側ケースをかぶせ、前述した図１〜図４に示す構造のリチウムイオン二次電池パックを得た。なお、下側ケースの内容積は１８５ｃｍ3であり、組電池を構成する１２本の電池に含まれている電解液の総量５９ｃｍ3をすべて受け止めることができる。
【００７３】
３００Ｗ出力ＡＴＸ電源に、前記リチウムイオン二次電池パック、ＡＣ停止時の切替え機構、１６．６Ｖの定電圧電池充電回路基板、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板、ＤＣ／ＤＣ変換回路基板を組み込んだ。ＤＣ／ＤＣ変換回路基板は前記リチウムイオン二次電池パックの上部に設置した。この際、リチウムイオン二次電池パックを、保護制御回路基板が、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板と対向する外装ケース壁部分と組電池との間に位置するように設置した。
【００７４】
ＡＴＸ電源筐体１内におけるＡＣ／ＤＣ変換回路基板とリチウムイオン二次電池パックとの位置関係を模式に示した平面図と側面図を図１７、図１８に示す。ＡＣ／ＤＣ変換回路基板４は、縦１２０ｍｍ、横７５ｍｍ、厚さが０．８ｍｍのガラスエポキシ製絶縁基板からなる基板本体２１と、基板本体２１の主面に形成された回路パターンとを備えるものである。回路パターンには、主たる発熱性素子として、放熱板２４付きレギュレータ２３と、トランスの発熱部２５とが含まれている。面積Ｓは、放熱板２４と組電池１６とを結ぶ複数の線分Ｌ1と、トランスの発熱部２５と組電池１６とを結ぶ複数の線分Ｌ2とが、保護制御回路基板９の熱遮蔽面（主面）を含む平面と交差して形成される領域である。図１７、図１８では、面積Ｓが保護制御回路基板９の熱遮蔽面で占められているため、面積Ｘは面積Ｓと等しい。また、組電池１６と保護制御回路基板９との間隔Ｄは７ｍｍであった。なお、絶縁紙からなる絶縁板１１は、組電池１６と接している。
【００７５】
（実施例２）
保護制御回路基板の絶縁基板として厚さが１．６ｍｍの紙・フェノール樹脂製基板を用いること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様なリチウムイオン二次電池パックを組み立て、この電池パックを前述した実施例１で説明したのと同様にしてＡＴＸ電源装置内に設置した。
【００７６】
（比較例１）
実施例１のリチウムイオン二次電池パックを９０度回転して、保護制御回路基板を上部に持ってきたこと以外は、実施例１と同様にして作製した。
【００７７】
得られた実施例１〜２及び比較例１について、ＡＣ供給時のＡＣ／ＤＣ変換回路部の温度、保護制御回路基板のＡＣ／ＤＣ変換回路側表面温度（比較例においては、もっともＡＣ／ＤＣ変換回路に近い端部温度）、保護制御回路基板側のリチウムイオン二次電池Ａ（図１においてＡで示す位置のリチウムイオン二次電池）の表面温度、保護制御回路基板と反対側のリチウムイオン二次電池Ｂ（図１においてＢで示す位置のリチウムイオン二次電池）の表面温度を測定した。
【００７８】
ＡＣ外部電源からの入力が寸断された時のＰＣ停止操作に必要な電力として１７０Ｗを想定すると、この電力を供給するためにリチウムイオン二次電池パックを２０Ａの大電流で放電させなければならないこととなる（ＡＣ／ＤＣ変換回路の効率を６０％と仮定する）。このようなＡＣ外部電源の代替電源としての模擬運転として、ＡＣ外部電源からＡＣ外部入力端端子への入力を継続して行い、同時に、ＡＴＸ電源内に設置されたリチウムイオン二次電池パックを５Ａで３時間充電後、２０Ａ放電して電池パック電圧が１２Ｖに低下するまでの放電継続時間の測定を行った。これを５０回繰返し、１回目の放電時間と、５０回目の放電時間を下記表１に示す。
【００７９】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１〜２のリチウムイオン二次電池パックは、ＡＴＸ電源装置内に設置された際の電池温度を、比較例１のリチウムイオン二次電池パックに比較して低くできることが理解できる。その結果、実施例１、２のリチウムイオン二次電池パックでは、５０回放電を繰り返した際の劣化が少ないことがわかる。
【００８１】
（実施例３）
発熱性素子として放熱板付きレギュレータを備えるＡＣ／ＤＣ変換回路基板が搭載されたＡＴＸ電源装置内に、前述した実施例１で説明したのと同様なリチウムイオン二次電池パックを図１９、図２０に示すように設置した。面積Ｓは、放熱板２４と組電池１６とを結ぶ複数の線分Ｌが、保護制御回路基板９の熱遮蔽面（例えば、主面）を含む平面と交差して形成される領域である。図１９、図２０では、面積Ｓが保護制御回路基板９の熱遮蔽面で占められているため、面積Ｘは面積Ｓと等しい。
【００８２】
（実施例４）
縦１３５ｍｍ、横２９ｍｍ、厚さが０．８ｍｍのガラスエポキシ製絶縁基板を備えた保護制御回路基板を用いること以外は、前述した実施例１でと同様のリチウムイオン二次電池パックを、図２１のごとくＡＴＸ電源内に設置した。上方から見たときの配置図は図１７と同様とした。
【００８３】
（実施例５）
実施例１で説明したのと同様なリチウムイオン二次電池パックを、図２２に示したようなレギュレータ２３およびその放熱板２４、トランスの発熱部２５の配置を持つＡＣ／ＤＣ変換回路基板を有するＡＴＸ電源内に設置した以外は、前述した実施例１と同様にした。上方から見たときの配置図は図１７と同様とした。
【００８４】
（実施例６）
縦６８ｍｍ、横３６ｍｍ、厚さが０．８ｍｍのガラスエポキシ製絶縁基板を備えた保護制御回路基板を用いること以外は前述した実施例１で説明したのと同様なリチウムイオン二次電池パックを、図２３に示したＡＣ／ＤＣ変換回路を有するＡＴＸ電源内に設置した。側方から見たときの配置図は図１８と同様とした。
【００８５】
（実施例７）
縦６８ｍｍ、横３６ｍｍ、厚さが０．８ｍｍのガラスエポキシ製絶縁基板を備えた保護制御回路基板を用いること以外は前述した実施例１で説明したのと同様なリチウムイオン二次電池パックを、図２４に示したＡＣ／ＤＣ変換回路を有するＡＴＸ電源内に設置した。側方から見たときの配置図は図１８と同様とした。
【００８６】
（実施例８）
縦６８ｍｍ、横３６ｍｍ、厚さが０．８ｍｍのガラスエポキシ製絶縁基板を備えた保護制御回路基板を用いること以外は前述した実施例１で説明したのと同様なリチウムイオン二次電池パックを、図２５に示したＡＣ／ＤＣ変換回路を有するＡＴＸ電源内に設置した。側方から見たときの配置図は図１８と同様とした。
【００８７】
（実施例９）
リチウムイオン二次電池パックの絶縁板として厚さ１ｍｍのポリプロピレン製板を用いること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様なＡＴＸ電源装置を用意した。
【００８８】
（実施例１０）
縦６８ｍｍ、横３６ｍｍ、厚さが０．８ｍｍのガラスエポキシ製絶縁基板を備えた保護制御回路基板と、絶縁板として厚さ１ｍｍのポリプロピレン製板を用いること以外は前述した実施例１で説明したのと同様なリチウムイオン二次電池パックを、図２３のごとくＡＴＸ電源内に設置した。側方から見たときの配置図は図１８と同様とした。
【００８９】
（実施例１１）
リチウムイオン二次電池パック内における保護制御回路基板と組電池の間隔Ｔを２ｍｍにすること以外は、前述した実施例１で説明したのと同様なＡＴＸ電源装置を用意した。
【００９０】
実施例１、３〜１１および比較例１について、発熱性素子の種類、面積Ｘ｛面積Ｓ中の保護制御回路基板の熱遮蔽面の比率（％）｝、ＡＣ／ＤＣ変換回路基板による熱遮蔽の有無、組電池の保護制御回路基板側の側面の投影面積を１００％とした際の保護制御回路基板の主面の面積（％）、絶縁板の種類、保護制御回路基板と組電池間の距離Ｄ（ｍｍ）について表２にまとめた。
【００９１】
また、得られた実施例３〜１１について、前述したのと同様にして温度測定と模擬運転試験を行い、その結果を下記表２に併記する。なお、表２には、前述した実施例１と比較例１の結果を併記する。
【００９２】
【表２】
表２から明らかなように、AC／DC変換回路基板と対向する外装ケース壁面と組電池の間に基板を配置した構成を有する実施例１、３〜１１の電池パックは、比較例１に比べて組電池の温度が低く、かつ５０サイクル目の放電時間が長いことが理解できる。特に、前述した（１）式；０．５Ｓ≦Ｘ≦Ｓを満足する実施例１，３〜５，９〜１１の電池パックは、５０サイクル目の放電時間が実施例６〜８に比較して長かった。
【００９４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００９５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ＡＣ／ＤＣ変換回路からの輻射熱による充放電サイクル寿命の劣化が改善された電池パック及びＡＣ／ＤＣ変換回路基板付き電池パックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る電池パックがＡＴＸ電源装置内に組込まれた状態の一例を模式的に示す斜視図。
【図２】 図１の電池パックを正負極端子側から見た側面図。
【図３】 図１の電池パックをIII−III線に沿って切断した際に得られる断面図。
【図４】 図１の電池パックを水平方向に切断した際に得られる断面図。
【図５】 組電池と保護制御回路基板との配置例を示す模式図。
【図６】 組電池と保護制御回路基板との別な配置例を示す模式図。
【図７】 組電池と保護制御回路基板とのさらに別な配置例を示す模式図。
【図８】 発熱性素子と回路基板と組電池との位置関係を模式的に示した斜視図。
【図９】 リチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路との位置関係の一例を模式的に示した平面図。
【図１０】 リチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路との位置関係の別な例を模式的に示した平面図。
【図１１】 リチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路との位置関係のさらに別な例を模式的に示した平面図。
【図１２】 ＡＴＸ電源装置内におけるリチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路の配置例を模式的に示した上面図。
【図１３】 図１２の側面図。
【図１４】 ＡＴＸ電源装置内におけるリチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路の別な配置例を模式的に示した上面図。
【図１５】 図１４の側面図。
【図１６】 ＡＴＸ電源装置内におけるリチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路のさらに別な配置例を模式的に示した側面図。
【図１７】 実施例１のＡＴＸ電源装置におけるリチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路の別な配置例を模式的に示した上面図。
【図１８】 図１７の側面図。
【図１９】 実施例３のＡＴＸ電源装置におけるリチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路の別な配置例を模式的に示した上面図。
【図２０】 図１９の側面図。
【図２１】 実施例４のＡＴＸ電源装置におけるリチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路の別な配置例を模式的に示した側面図。
【図２２】 実施例５のＡＴＸ電源装置におけるリチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路の別な配置例を模式的に示した側面図。
【図２３】 実施例６のＡＴＸ電源装置におけるリチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路の別な配置例を模式的に示した上面図。
【図２４】 実施例７のＡＴＸ電源装置におけるリチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路の別な配置例を模式的に示した上面図。
【図２５】 実施例８のＡＴＸ電源装置におけるリチウムイオン二次電池パックとＡＣ／ＤＣ変換回路の別な配置例を模式的に示した上面図。
【符号の説明】
１…ＡＴＸ電源筐体、２…ファン、３…ＡＣ外部入力端子、４…ＡＣ／ＤＣ変換回路基板、５…リチウムイオン二次電池パック、６…外装ケース、７…リチウムイオン二次電池、８…リチウムイオン二次電池同士を接続するリード、９…保護制御回路基板、１０…リチウムイオン二次電池と保護制御回路を接続するリード、１１…絶縁紙、１２…外部接続端子、１３…外部接続端子と保護制御回路を接続するリード、１４，１９，２０…発熱部、１６…組電池、２１…ＡＣ／ＤＣ変換回路基板本体、２３…レギュレータ、２４…放熱板、２５…トランスの発熱部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a battery pack and a battery pack with an AC / DC conversion circuit board.
[0002]
[Prior art]
In recent years, lithium ion secondary batteries have attracted attention as high-energy density batteries, and are spreading mainly in portable devices and personal computers. Furthermore, high output is obtained by improving the lithium ion secondary battery, and uses such as a cordless cleaner are spreading. In portable devices, personal computers, and the like, since a large current output is not required, it is important to improve energy density. For this reason, positive and negative electrode active materials have been improved. On the other hand, since a motor drive device such as a cordless cleaner requires a large current, it is important to take measures against heat generation of the lithium ion secondary battery at the time of discharging, and research on a cooling method of the lithium ion secondary battery pack has been conducted. It was.
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-101572 discloses a power supply unit that converts alternating current power into direct current to drive a predetermined electronic device main body, and an uninterruptible power supply that guarantees the operation of the electronic device when the supply of alternating current power is stopped. An uninterruptible power supply with a unit is described. The uninterruptible power supply unit stores secondary power converted by the power supply unit and supplies stored power to the electronic device main body when the AC power is stopped (for example, a nickel hydride secondary battery). And a cooling fan for cooling the secondary battery.
[0004]
However, in the invention described in the above publication, only cooling with respect to heat generation at the time of discharging the secondary battery is considered, and regarding the heat released from the heat generating components other than the storage portion of the secondary battery, the secondary battery And a method in which the heat generating component is arranged sufficiently apart. This method has a problem that the device responsible for the power supply function is distributed and arranged in the device, so that the device design is difficult and occupies a large space.
[0005]
In addition, it is difficult to apply the wind from the cooling fan evenly to the secondary battery, so the temperature difference between the battery that is exposed to the wind and the battery that is not exposed to the wind is increased, and a sufficient charge / discharge cycle life cannot be obtained. There is a problem.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-101572 A (Claims)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a battery pack and a battery pack with an AC / DC conversion circuit board in which deterioration of the charge / discharge cycle life due to radiant heat from the AC / DC conversion circuit is improved.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The battery pack according to the present invention functions as an alternative power source when the input from the external AC power supply is stopped in a power supply apparatus including an AC / DC conversion circuit for converting the input from the external AC power supply into DC and outputting the DC. Battery pack
An exterior case,
A group of lithium ion secondary batteries housed in the exterior case;
A circuit board disposed between an outer case wall portion facing the AC / DC conversion circuit and the lithium ion secondary battery group;
It is characterized by comprising.
[0009]
In the battery pack according to the present invention, the circuit board preferably includes a glass epoxy board or a paper / phenolic resin board as an insulating board.
[0010]
In the battery pack according to the present invention, it is preferable that the circuit board includes at least one of an overcharge prevention mechanism and an overdischarge prevention mechanism. Further, the circuit board including at least one of the overcharge prevention mechanism and the overdischarge prevention mechanism may further include a charge / discharge control mechanism.
[0011]
In the battery pack according to the present invention, it is preferable that the exterior case includes a box-shaped first case and a second case that functions as a lid that covers an opening of the box-shaped case.
[0012]
The battery pack according to the present invention is used as an alternative power source when the input from the external AC power supply is stopped in a power supply device including an AC / DC conversion circuit board for converting the input from the external AC power supply to DC and outputting it. A functioning battery pack,
An outer case having an outer surface having a wall portion facing the AC / DC conversion circuit board;
An assembled battery of lithium ion secondary batteries housed in the outer case;
A battery control circuit board disposed between the inner surface of the wall portion in the outer case and the assembled battery;
It is characterized by comprising.
[0013]
A battery pack according to the present invention is a battery pack that is used by being electrically connected to an AC / DC conversion circuit board having a heat generating element,
An outer case having an outer surface having a wall portion facing the AC / DC conversion circuit board;
An assembled battery of lithium ion secondary batteries housed in the outer case;
A battery control circuit board disposed between the inner surface of the wall portion in the outer case and the assembled battery;
It is characterized by comprising.
[0014]
A battery pack with an AC / DC conversion circuit board according to the present invention includes an AC / DC conversion circuit board provided with a heat generating element,
A battery pack with an AC / DC conversion circuit board comprising a battery pack body electrically connected to the AC / DC conversion circuit board,
The battery pack body has an outer case having a wall portion whose outer surface faces the AC / DC conversion circuit board;
An assembled battery of lithium ion secondary batteries housed in the outer case;
A battery control circuit board disposed between the inner surface of the wall portion in the outer case and the assembled battery;
It is characterized by comprising.
[0015]
Here, the battery control circuit board is a circuit board for controlling charging / discharging of the assembled battery in the battery pack, and is different from the AC / DC conversion circuit board. The battery control circuit board includes an insulating substrate and a battery control circuit formed thereon. Examples of the battery control circuit include a circuit having a charge / discharge control mechanism for controlling charge / discharge of the assembled battery, a protection circuit or a safety circuit for ensuring the safety of the assembled battery, and the like. Examples of the protection circuit and the safety circuit include a circuit including at least one of an overcharge prevention mechanism and an overdischarge prevention mechanism. The battery control circuit may be a circuit having both charge / discharge control and safety functions.
[0016]
The battery control circuit board preferably includes a glass epoxy board or a paper / phenolic resin board as an insulating board.
[0017]
The exterior case preferably includes a box-shaped first case (case body) and a second case (box-shaped sealing member) that functions as a lid that covers the opening of the box-shaped case.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, a first embodiment of a battery pack according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0019]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a state in which a lithium ion secondary battery pack according to the present invention is incorporated in an ATX power supply device, and FIG. 2 shows a lithium ion secondary battery pack of FIG. FIG. 3 is a side view seen from the side, and FIG. 3 is a cross-sectional view obtained when the lithium ion secondary battery pack of FIG. 1 is cut along the line III-III (the lithium ion secondary battery pack of FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view obtained when the lithium ion secondary battery pack of FIG. 1 is cut in the horizontal direction.
[0020]
The ATX power supply converts an input from an external AC power supply into a DC output having predetermined various voltages. A
[0021]
The lithium ion
[0022]
The protection
[0023]
When the lithium ion
[0024]
In the ATX power supply described above, the input from the AC external power supply to the AC external input terminal 3 is converted into DC output having predetermined various voltages by the AC / DC
[0025]
The inside of the ATX
[0026]
In addition, the lithium ion
[0027]
Furthermore, by providing the insulating
[0028]
By the way, the
[0029]
In the first place, since the fan is for cooling the AC / DC converter, it is installed at a location away from the lithium
[0030]
Even if the fan position can be changed to allow the fan to cool the battery pack, the wind only hits a part of the battery pack, so the temperature difference between the battery that is exposed to the wind and the battery that is not exposed to the wind increases. There is a risk of reducing the cycle life of the battery pack. Furthermore, the cooling capacity of the AC / DC converter, which is the original purpose, is reduced.
[0031]
The protection control circuit board includes an insulating substrate and a circuit pattern formed on the insulating substrate. It is desirable to use a glass epoxy substrate or a paper / phenolic resin substrate as the insulating substrate. This is because such a protection
[0032]
It is desirable that the protection
[0033]
It is desirable that a gap be provided between the assembled battery and the protection
[0034]
When the insulating
[0035]
The
[0036]
A lithium ion secondary battery will be described.
[0037]
The lithium ion secondary battery includes a container, an electrode group that is housed in the container and includes a positive electrode and a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte that is held by the electrode group.
[0038]
As the container, a metal container or a laminate film container can be used. Moreover, although the example applied to a cylindrical lithium ion secondary battery was demonstrated in FIGS. 1-4 mentioned above, you may use a square-shaped and thin lithium ion secondary battery.
[0039]
The positive electrode includes various oxides such as lithium cobalt composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium manganese composite oxide, lithium-containing nickel cobalt oxide, lithium-containing vanadium oxide, titanium disulfide, and molybdenum disulfide. The chalcogen compound is formed into a thin plate shape using a binder as a positive electrode active material. The positive electrode preferably contains graphite, carbon black or the like as a conductive material. As the positive electrode active material, lithium cobalt composite oxide, lithium nickel composite oxide, and lithium manganese composite oxide are desirable, and a nonaqueous electrolyte secondary battery that can withstand high capacity and high output can be configured.
[0040]
The negative electrode is formed into a thin plate shape by supporting an alkali metal such as lithium or a carbonaceous material that absorbs and releases lithium on a current collector such as a copper foil, a stainless steel foil, or a nickel foil with a binder.
[0041]
The carbonaceous material is a carbonaceous material obtained by baking and carbonizing low molecular weight organic compounds such as petroleum and coal, low molecular weight organic compounds such as natural gas and lower hydrocarbons, polyacrylonitrile, and phenol resins. It is possible to use artificial, natural graphite or the like.
[0042]
A separator is disposed between the positive electrode and the negative electrode. As said separator, a synthetic resin nonwoven fabric, a polyethylene porous film, a polypropylene porous film etc. can be used, for example.
[0043]
The non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent and an electrolyte that is dissolved in the non-aqueous solvent. As the non-aqueous electrolyte, a liquid, gel or solid material can be used.
[0044]
Although it does not specifically limit as a nonaqueous solvent, For example, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate (MEC), diethyl carbonate (DEC), (gamma) -butyrolactone (BL) , Acetonitrile (AN), ethyl acetate (EA), toluene, xylene or methyl acetate (MA) can be used. On the other hand, examples of the electrolyte include lithium salts such as lithium perchlorate, lithium hexafluorophosphate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluoroarsenate, lithium trifluoromethanesulfonate, and lithium bistrifluoromethylsulfonylimide. Can be used.
[0045]
The assembled battery of lithium ion secondary batteries can be obtained, for example, by connecting in series a single lithium ion secondary battery or a plurality of lithium ion secondary batteries connected in parallel. Although the connection method is not particularly limited, a metal lead such as nickel or aluminum can be used as a connection lead between battery terminals, and contact or welding can be performed.
[0046]
Next, a second embodiment of the battery pack according to the present invention will be described.
[0047]
This battery pack is used in a state where it is electrically connected to an AC / DC conversion circuit that converts an input alternating current into a direct current and outputs it. This battery pack functions as an alternative power source when the input from the external AC power source to the AC / DC conversion circuit is stopped in the power supply device having the AC / DC conversion circuit. The AC / DC conversion circuit includes at least one type of heat generating element selected from the group consisting of a transformer, a regulator, and an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
[0048]
This battery pack desirably satisfies the following expression (1).
[0049]
0.5 × S ≦ X ≦ S (1)
FIG. 8 is a perspective view schematically showing the positional relationship among the
[0050]
9 to 10 are plan views schematically showing the positional relationship between the battery pack and the AC / DC conversion circuit board. In addition, about the member similar to what was demonstrated by drawing mentioned above among the members shown in FIGS. 9-10, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
[0051]
In FIG. 9, a circuit pattern including a heat generating element having a
[0052]
In FIG. 10, the
[0053]
FIG. 11 shows an example in which the
[0054]
The exothermic element included in the AC / DC conversion circuit includes, for example, a part of the element that particularly generates heat, such as a transformer, and a heat radiating fin such as a heat sink or heat sink attached to the element. Things. By setting the area X of the heat shielding surface of the circuit board included in the area S to 0.5S or more, the heat generation part included in the heat generating element can be shielded by the circuit board, so that the AC / DC conversion circuit side The thermal deterioration of the cell can be suppressed. As a result, variation in charge / discharge characteristics between cells constituting the assembled battery can be reduced, and the charge / discharge cycle life of the battery pack can be improved. Further, when the area X is less than 100% of the area S, it is desirable to uniformly shield all the cells located on the circuit board side (for example, the cell on the A side in FIG. 1). Thereby, since the deterioration of a specific battery can be prevented, the lifetime of a lithium ion secondary battery pack can be extended. A more preferable range of the area X is 0.8S to S. By doing this, almost all of the electrode group in the unit cell constituting the assembled battery can be shielded. It is particularly preferable to make the area X equal to the area S. Thereby, since the temperature difference between the cells constituting the assembled battery can be minimized, the charge / discharge cycle life of the battery pack can be further improved.
[0055]
Moreover, when the area X is in the range of 0.5 S to S, the area X of the heat shielding surface of the circuit board may be in the range of 50 to 100% of the projected area on the heat shielding surface of the assembled battery. desirable. For example, as shown in FIG. 1 And the height of the battery pack is S 2 When S 1 × S 2 Is calculated by By adopting such a configuration, a sufficient heat shielding effect can be obtained without increasing the useless space in the battery pack. A more preferable range of the area of the heat shielding surface of the circuit board is in the range of 90 to 100% of the projected area.
[0056]
A battery pack according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Of the members shown in FIGS. 12 to 16, members similar to those described in the above-described drawings are given the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0057]
12 and 13 are schematic diagrams in the case where the main heat-generating element included in the AC / DC conversion circuit board is a regulator. For example, the AC / DC conversion circuit board
[0058]
14 and 15 show the case where a plurality of exothermic elements are included in the AC / DC conversion circuit. The circuit pattern formed on the main surface of the AC / DC conversion circuit board
[0059]
Further, when the AC / DC conversion circuit board
[0060]
An AC / DC conversion circuit board
[0061]
According to the battery pack having the configuration shown in FIG. 16 described above, substantially all the necessary elements are required due to the heat generation element
[0062]
Note that, in FIG. 16 described above, an example in which the AC / DC conversion circuit board
[0063]
Next, an embodiment of a battery pack with an AC / DC conversion circuit board according to the present invention will be described.
[0064]
This battery pack with an AC / DC conversion circuit board includes the battery pack according to the present invention and an AC / DC conversion circuit board. As an AC / DC conversion circuit board, the thing of the structure similar to having demonstrated in the 1st-2nd embodiment of the battery pack based on this invention can be mentioned.
[0065]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 16 and FIGS. 17 to 26 described above. 17 to 26, the same members as those described in FIGS. 1 to 16 described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0066]
(Example 1)
<Production of lithium ion secondary battery>
Lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) A slurry was prepared by kneading 90% by weight of powder, 2% by weight of acetylene black, 3% by weight of graphite, and 5% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder using N-methylpyrrolidone as a solvent. After apply | coating the obtained slurry on aluminum foil, the positive electrode was produced by drying.
[0067]
On the other hand, 87% by weight of mesophase pitch-based fibrous graphite powder fired at 3000 ° C., 10% by weight of artificial graphite having an average particle diameter of 5 μm, 1% by weight of carboxymethylcellulose, and 2% by weight of styrene-butadiene rubber are mixed with water. Was kneaded as a solvent to prepare a slurry. After apply | coating the obtained slurry on copper foil, it dried and produced the negative electrode.
[0068]
A polyethylene porous film was used as the separator.
[0069]
The positive electrode, the separator, and the negative electrode were laminated in this order, and then wound in a spiral shape to produce an electrode group having an outer diameter of a wound coil of 16.7 mm.
[0070]
The electrode group was stored in a stainless steel cylindrical can (
[0071]
<Production of assembled battery>
The lithium ion secondary battery was covered with vinyl chloride to provide an insulating exterior. Twelve coated lithium ion secondary batteries were connected in 3 parallel 4 series (3P4S) using nickel leads to form an assembled battery, and both terminals thereof were connected to a protection control circuit board. Twelve pieces were bundled in 6 × 2 as shown in FIG.
[0072]
A protection control circuit board having a circuit pattern formed on a glass epoxy insulating board having a length of 135 mm, a width of 36 mm, and a thickness of 0.8 mm was prepared. This protection control circuit board is provided with an overcharge prevention mechanism. The protection control circuit board and the assembled battery were installed along the side surface on the longitudinal direction side in the lower case made of ABS resin, having a long box shape, outer dimensions of width 50 mm, height 30 mm, and depth 140 mm. Further, the protection control circuit board and the assembled battery were isolated by insulating paper obtained by impregnating kraft paper with varnish. At this time, the insulating paper was brought into close contact with the assembled battery. Thereby, the side peripheral surface of all the secondary batteries by the side of the protection control circuit board faced the protection control circuit board through the insulating paper. Next, a long box-type upper case was placed on the lower case to obtain the lithium ion secondary battery pack having the structure shown in FIGS. The inner volume of the lower case is 185cm Three The total amount of electrolyte contained in 12 batteries constituting the assembled battery is 59 cm. Three Can be accepted.
[0073]
The lithium ion secondary battery pack, switching mechanism at AC stop, 16.6 V constant voltage battery charging circuit board, AC / DC conversion circuit board, and DC / DC conversion circuit board were incorporated into a 300 W output ATX power source. The DC / DC conversion circuit board was installed on the lithium ion secondary battery pack. At this time, the lithium ion secondary battery pack was installed so that the protection control circuit board was positioned between the outer case wall portion facing the AC / DC conversion circuit board and the assembled battery.
[0074]
A plan view and a side view schematically showing the positional relationship between the AC / DC conversion circuit board and the lithium ion secondary battery pack in the ATX
[0075]
(Example 2)
A lithium ion secondary battery pack similar to that described in Example 1 was assembled except that a paper / phenolic resin substrate having a thickness of 1.6 mm was used as the insulating substrate of the protection control circuit board. The pack was installed in the ATX power supply as described in Example 1 above.
[0076]
(Comparative Example 1)
The lithium ion secondary battery pack of Example 1 was manufactured in the same manner as Example 1 except that the protection control circuit board was brought to the upper part by rotating 90 degrees.
[0077]
Regarding the obtained Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the temperature of the AC / DC conversion circuit section at the time of AC supply, the surface temperature of the protection control circuit board on the AC / DC conversion circuit side (in the comparative example, the AC / DC is the most End temperature close to the converter circuit), surface temperature of the lithium ion secondary battery A on the protection control circuit board side (lithium ion secondary battery at the position indicated by A in FIG. 1), lithium ion on the opposite side of the protection control circuit board The surface temperature of secondary battery B (lithium ion secondary battery at the position indicated by B in FIG. 1) was measured.
[0078]
Assuming 170 W as the power required for the PC stop operation when the input from the AC external power supply is cut off, the lithium ion secondary battery pack must be discharged with a large current of 20 A to supply this power. (Assuming the efficiency of the AC / DC conversion circuit is 60%). As a simulation operation as an alternative power source of such an AC external power source, the input from the AC external power source to the AC external input terminal is continuously performed, and at the same time, the lithium ion secondary battery pack installed in the ATX power source is 5A. Then, after charging for 3 hours, the discharge duration time was measured until the battery pack voltage dropped to 12V after 20 A discharge. This is repeated 50 times, and the first discharge time and the 50th discharge time are shown in Table 1 below.
[0079]
[Table 1]
As is clear from Table 1, the lithium ion secondary battery packs of Examples 1 and 2 were compared with the lithium ion secondary battery pack of Comparative Example 1 in terms of the battery temperature when installed in the ATX power supply device. I can understand that it can be lowered. As a result, it can be seen that in the lithium ion secondary battery packs of Examples 1 and 2, there was little deterioration when the discharge was repeated 50 times.
[0081]
(Example 3)
A lithium ion secondary battery pack similar to that described in the first embodiment is installed in an ATX power supply device on which an AC / DC conversion circuit board having a regulator with a heat sink as a heat generating element is mounted. It was installed as shown in The area S is a region in which a plurality of line segments L connecting the
[0082]
(Example 4)
A lithium ion secondary battery pack similar to that in Example 1 described above except that a protection control circuit board provided with a glass epoxy insulating board having a length of 135 mm, a width of 29 mm, and a thickness of 0.8 mm is used. It was installed in the ATX power supply. The layout when viewed from above is the same as FIG.
[0083]
(Example 5)
A lithium ion secondary battery pack similar to that described in the first embodiment has an AC / DC conversion circuit board having an arrangement of the
[0084]
(Example 6)
A lithium ion secondary battery pack similar to that described in Example 1 above, except that a protection control circuit board provided with a glass epoxy insulating board having a length of 68 mm, a width of 36 mm, and a thickness of 0.8 mm is used. It was installed in an ATX power supply having the AC / DC conversion circuit shown in FIG. The layout when viewed from the side is the same as in FIG.
[0085]
(Example 7)
A lithium ion secondary battery pack similar to that described in Example 1 above, except that a protection control circuit board provided with a glass epoxy insulating board having a length of 68 mm, a width of 36 mm, and a thickness of 0.8 mm is used. It was installed in an ATX power supply having the AC / DC conversion circuit shown in FIG. The layout when viewed from the side is the same as in FIG.
[0086]
(Example 8)
A lithium ion secondary battery pack similar to that described in Example 1 above, except that a protection control circuit board provided with a glass epoxy insulating board having a length of 68 mm, a width of 36 mm, and a thickness of 0.8 mm is used. It was installed in an ATX power supply having the AC / DC conversion circuit shown in FIG. The layout when viewed from the side was the same as in FIG.
[0087]
Example 9
An ATX power supply similar to that described in Example 1 was prepared except that a polypropylene plate having a thickness of 1 mm was used as the insulating plate of the lithium ion secondary battery pack.
[0088]
(Example 10)
Explained in Example 1 described above, except that a protection control circuit board provided with a glass epoxy insulating board having a length of 68 mm, a width of 36 mm, and a thickness of 0.8 mm and a polypropylene board having a thickness of 1 mm as the insulating board are used. A lithium ion secondary battery pack similar to the above was installed in the ATX power supply as shown in FIG. The layout when viewed from the side was the same as in FIG.
[0089]
(Example 11)
An ATX power supply similar to that described in Example 1 was prepared except that the distance T between the protection control circuit board and the assembled battery in the lithium ion secondary battery pack was set to 2 mm.
[0090]
For Examples 1, 3 to 11 and Comparative Example 1, the type of heat-generating element, area X {ratio of heat shield surface of protection control circuit board in area S}, heat shield by AC / DC conversion circuit board , The area of the main surface of the protection control circuit board (%) when the projected area of the side surface on the side of the protection control circuit board side of the battery pack is 100%, the type of insulating plate, between the protection control circuit board and the battery pack The distance D (mm) is summarized in Table 2.
[0091]
Moreover, about the obtained Examples 3-11, a temperature measurement and a simulation driving | operation test were performed like the above-mentioned, and the result is written together in following Table 2. FIG. Table 2 shows the results of Example 1 and Comparative Example 1 described above.
[0092]
[Table 2]
As is apparent from Table 2, the battery packs of Examples 1 and 3 to 11 having the configuration in which the substrate is arranged between the outer case wall surface facing the AC / DC conversion circuit substrate and the assembled battery are compared with Comparative Example 1. Thus, it can be understood that the temperature of the assembled battery is low and the discharge time at the 50th cycle is long. In particular, the battery packs of Examples 1, 3 to 5, and 9 to 11 satisfying the above-described formula (1); 0.5S ≦ X ≦ S are compared with Examples 6 to 8 in terms of the discharge time at the 50th cycle. It was long.
[0094]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
[0095]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a battery pack and an AC / DC conversion circuit board-attached battery pack in which deterioration of charge / discharge cycle life due to radiant heat from the AC / DC conversion circuit is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a state in which a battery pack according to the present invention is incorporated in an ATX power supply device.
FIG. 2 is a side view of the battery pack of FIG. 1 viewed from the positive and negative electrode terminals.
3 is a cross-sectional view obtained when the battery pack of FIG. 1 is cut along the line III-III.
4 is a cross-sectional view obtained when the battery pack of FIG. 1 is cut in the horizontal direction.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an arrangement example of an assembled battery and a protection control circuit board.
FIG. 6 is a schematic diagram showing another arrangement example of the assembled battery and the protection control circuit board.
FIG. 7 is a schematic diagram showing still another example of arrangement of the assembled battery and the protection control circuit board.
FIG. 8 is a perspective view schematically showing a positional relationship among a heat generating element, a circuit board, and an assembled battery.
FIG. 9 is a plan view schematically showing an example of a positional relationship between a lithium ion secondary battery pack and an AC / DC conversion circuit.
FIG. 10 is a plan view schematically showing another example of the positional relationship between the lithium ion secondary battery pack and the AC / DC conversion circuit.
FIG. 11 is a plan view schematically showing still another example of the positional relationship between the lithium ion secondary battery pack and the AC / DC conversion circuit.
FIG. 12 is a top view schematically illustrating an arrangement example of a lithium ion secondary battery pack and an AC / DC conversion circuit in an ATX power supply device.
13 is a side view of FIG.
FIG. 14 is a top view schematically showing another arrangement example of the lithium ion secondary battery pack and the AC / DC conversion circuit in the ATX power supply device.
FIG. 15 is a side view of FIG. 14;
FIG. 16 is a side view schematically showing still another arrangement example of the lithium ion secondary battery pack and the AC / DC conversion circuit in the ATX power supply apparatus.
17 is a top view schematically showing another arrangement example of the lithium ion secondary battery pack and the AC / DC conversion circuit in the ATX power supply device of
FIG. 18 is a side view of FIG.
FIG. 19 is a top view schematically showing another arrangement example of the lithium ion secondary battery pack and the AC / DC conversion circuit in the ATX power supply device according to the third embodiment.
20 is a side view of FIG. 19. FIG.
FIG. 21 is a side view schematically showing another arrangement example of the lithium ion secondary battery pack and the AC / DC conversion circuit in the ATX power supply device of Example 4;
FIG. 22 is a side view schematically showing another arrangement example of the lithium ion secondary battery pack and the AC / DC conversion circuit in the ATX power supply device according to the fifth embodiment.
FIG. 23 is a top view schematically showing another arrangement example of the lithium ion secondary battery pack and the AC / DC conversion circuit in the ATX power supply device of the sixth embodiment.
24 is a top view schematically showing another arrangement example of the lithium ion secondary battery pack and the AC / DC conversion circuit in the ATX power supply device of Example 7. FIG.
FIG. 25 is a top view schematically showing another arrangement example of the lithium ion secondary battery pack and the AC / DC conversion circuit in the ATX power supply device according to the eighth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (10)
外面が前記ＡＣ／ＤＣ変換回路基板と対向する壁部分を有する外装ケースと、
前記外装ケース内に収納されたリチウムイオン二次電池の組電池と、
前記外装ケース内における前記壁部分の内面と前記組電池との間に配置された電池制御回路基板と
を具備することを特徴とする電池パック。A battery pack that functions as an alternative power source when input from the external AC power supply is stopped in a power supply device including an AC / DC conversion circuit board for converting an input from an external AC power supply into a direct current,
An outer case having an outer surface having a wall portion facing the AC / DC conversion circuit board;
An assembled battery of lithium ion secondary batteries housed in the outer case;
A battery pack comprising: a battery control circuit board disposed between an inner surface of the wall portion in the outer case and the assembled battery.
外面が前記ＡＣ／ＤＣ変換回路基板と対向する壁部分を有する外装ケースと、
前記外装ケース内に収納されたリチウムイオン二次電池の組電池と、
前記外装ケース内における前記壁部分の内面と前記組電池との間に配置された電池制御回路基板と
を具備することを特徴とする電池パック。A battery pack used by being electrically connected to an AC / DC conversion circuit board having a heat generating element,
An outer case having an outer surface having a wall portion facing the AC / DC conversion circuit board;
An assembled battery of lithium ion secondary batteries housed in the outer case;
A battery pack comprising: a battery control circuit board disposed between an inner surface of the wall portion in the outer case and the assembled battery.
０．５×Ｓ≦Ｘ≦Ｓ （１）
Ｓは前記発熱性素子の発熱部と前記組電池とを結ぶ線分が、前記電池制御回路基板を含む平面と交わる領域の面積であり、Ｘは前記面積Ｓ中に含まれる前記電池制御回路基板の面積である。The battery pack according to claim 2, wherein the following expression (1) is satisfied.
0.5 × S ≦ X ≦ S (1)
S is an area of a region where a line segment connecting the heat generating portion of the heat generating element and the assembled battery intersects a plane including the battery control circuit board, and X is the battery control circuit board included in the area S Area.
前記ＡＣ／ＤＣ変換回路基板に電気的に接続された電池パック本体とを具備したＡＣ／ＤＣ変換回路基板付き電池パックであって、
前記電池パック本体は、外面が前記ＡＣ／ＤＣ変換回路基板と対向する壁部分を有する外装ケースと、
前記外装ケース内に収納されたリチウムイオン二次電池の組電池と、
前記外装ケース内における前記壁部分の内面と前記組電池との間に配置された電池制御回路基板と
を具備することを特徴とするＡＣ／ＤＣ変換回路基板付き電池パック。An AC / DC conversion circuit board having a heat generating element;
A battery pack with an AC / DC conversion circuit board comprising a battery pack body electrically connected to the AC / DC conversion circuit board,
The battery pack body has an outer case having a wall portion whose outer surface faces the AC / DC conversion circuit board;
An assembled battery of lithium ion secondary batteries housed in the outer case;
A battery pack with an AC / DC conversion circuit board, comprising: a battery control circuit board disposed between an inner surface of the wall portion in the exterior case and the assembled battery.
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